【正文】 edia Telemunication Centre, BUPT ? 對(duì)于 Eb/n0~BER 曲線 ， 可以比較系統(tǒng)的綜合性能 ? 左圖：對(duì)相同的 BER， 在相同 SNR 條件下 ， Eb/n0 越小 ， 頻譜效率越高。 在相同抗干擾能力情況下 ， 系統(tǒng) b效率優(yōu)于系統(tǒng) a。 所以系統(tǒng) b 綜合性能優(yōu)于 a。 ? 右圖：對(duì)相同的 Eb/n0， 在相同 SNR 條件下 ， BER 越小 ， 系統(tǒng)性能越優(yōu) 。所以系統(tǒng) b 性能優(yōu)于 a。 ? Eb/n0 可以 綜合反映系統(tǒng)的性能 ， 但不直觀 ， 因?yàn)? Eb 和 n0 不是系統(tǒng)中可以直接測(cè)得的參數(shù) ， 必須通過(guò)計(jì)算得出 ；而 C/N 可以通過(guò)測(cè)量直接得到 ， 但較為片面 。 因此當(dāng)需要直接了解系統(tǒng)的可靠性時(shí) ， 一般使用 C/N；而當(dāng)需要橫向比較不同系統(tǒng)的性能時(shí) ， 一般使用 Eb/n0 。 abab引言： 信噪比、載噪比與 Eb/N0 —可靠性 16 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? Shannon 公式：可靠性與有效性是可以互換的： ?提高 S/N， 能增加信道容量 C ?當(dāng) N 趨向 0， C 趨向無(wú)窮大 。 無(wú)干擾信道容量為無(wú)窮大 ?增加 B 能提高 C， 極限條件下 ， B 趨向無(wú)窮大 ， C = ?當(dāng) C 一定時(shí) ， B 與 S/N 可以互換 ?Shannon 定理為信道編碼奠定了理論基礎(chǔ) ， 雖然定理本身并沒(méi)有給出具體的編碼方法和結(jié)構(gòu) ， 但它從理論上為信道編碼的發(fā)展指出了方向 —進(jìn)行高效而可靠的通信途徑可以通過(guò)編碼來(lái)實(shí)現(xiàn) 。 )/()1(log 2 sbNSBC ??引言： Shannon 定理－可靠和效率互換 17 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? Shannon 定理理論曲線 根據(jù)仙農(nóng)定理 ， 為了保證可靠傳輸 ， 必須 ， 經(jīng)推導(dǎo)可以得到 ： CRb ? )1(log)1(log 022 BnREBNSBR bbb ?????? )1(log2 NSBC ?? )12(1 /0?? BRBRb bbnE仙農(nóng)理論曲線說(shuō)明： 噪聲只是限制了可以得到的信息傳輸速率 ， 但不能限制可以獲得的精確度 。 只要信息傳輸速率低于信道容量 C， 理論上可以找到一種編碼方式可以獲得誤碼率為任意小的信息傳輸 。 （ 無(wú)誤碼理論曲線 ） 引言： Shannon 定理－可靠和效率互換 18 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 引言： Shannon 定理－可靠和效率互換 19 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT 主題概述 ?引言 ?DVBS 回顧 ? 系統(tǒng)框圖 ? 信號(hào)復(fù)接和傳輸結(jié)構(gòu) ? 能量擴(kuò)散 ? FEC ? 成形濾波和調(diào)制 ? 性能 ?DVBS2 是什么 ？ ? DVBS2 物理層技術(shù)元素 ? DVBS2 應(yīng)用舉例 ?參考資料 20 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 系統(tǒng)框圖 ? DVBS 是通信史上最成功的標(biāo)準(zhǔn)之一 ： ? 這意味著新的標(biāo)準(zhǔn)需要很好地處理與 DVBS 的關(guān)系； ?業(yè)務(wù)如何平穩(wěn)轉(zhuǎn)移 、 頻譜規(guī)劃 、 用戶 STB 和用戶流失等問(wèn)題； ? DVBS 技術(shù)方案 ?基于 RS 碼和卷積碼構(gòu)成的級(jí)聯(lián)碼 ， 是上世紀(jì)六七十年代提出的糾錯(cuò)編碼技術(shù) ， 非常成熟； ? QPSK 是唯一的調(diào)制方案 ， 這限制了總的數(shù)據(jù)吞吐量 。 21 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 信號(hào)復(fù)接和傳輸結(jié)構(gòu) TS 流 能量擴(kuò)散 RS碼 交織 22 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 能量擴(kuò)散 14 15: 1PR B S x x??? PRBS： 周期很長(zhǎng) 2N1； 1 和 0 大致等概率出現(xiàn) 。 ? 目的：破連 “ 0‖ 連 “ 1‖， 便于時(shí)鐘恢復(fù)；破周期性 ， 降低對(duì)其它信道的干擾 。 ? 方式：自同步；外同步 ? 問(wèn)題：誤碼擴(kuò)散 23 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： FEC 前向糾錯(cuò)編碼 ? 信道編碼的基本思想是在被傳送的信息中附加一些監(jiān)督碼元 ， 在兩者之間建立某種校驗(yàn)關(guān)系 ， 當(dāng)這種校驗(yàn)關(guān)系因傳輸錯(cuò)誤而受到破壞時(shí) ， 可以被發(fā)現(xiàn)并予以糾正 。 這種檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力是用信息量的冗余度來(lái)?yè)Q取的 。 例：對(duì)于三位二進(jìn)制碼組 ?若采用 000、 00 0 01 100、 10 1 111， 沒(méi)有冗余信息 ， 不具有糾錯(cuò)功能 。 ?若只選用四種 ， 000、 01 10 110。 當(dāng)出現(xiàn) 111 時(shí) ， 表示出現(xiàn)了差錯(cuò) ， 但此時(shí)不具有糾錯(cuò)功能 ， 只有檢錯(cuò)功能 。 ?若只采用 000、 111， 可以用來(lái)糾正一位錯(cuò)誤 。 24 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 線性分組碼 — FEC k k k k k k k k n ? 線性 分組 （ n， k） 碼 。 ? 碼字長(zhǎng)度 = n ? 校驗(yàn)位長(zhǎng)度 = nk ? 信息位長(zhǎng)度 = k ? 碼率 R = k/n (編碼效率 ） ? 在一般情況下 ， 對(duì)線性分組碼有以下結(jié)論： ? 在一個(gè)碼組內(nèi)檢測(cè) e 個(gè)誤碼 ， 要求最小碼距： dmin≥e+1 ? 在一個(gè)碼組內(nèi)糾正 t 個(gè)誤碼 ， 要求最小碼距： dmin≥2t+1 ? 在一個(gè)碼組內(nèi)糾正 t 個(gè)誤碼 ， 同時(shí)檢測(cè) e (e≥t ) 個(gè)誤碼 ， 要求最小碼距： dmin≥ t+e+1 25 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 校驗(yàn)方 程 是基礎(chǔ) ? 線性分組碼既可以用生成矩陣 G， 也可以用校驗(yàn)矩陣 H 來(lái)描述 ， 兩者有： G HT=0 或 H GT=0T ? 碼字 c 如下生成： c = m G ? 例如 ? ? ? ?0001100 0 0 0 1 1 0 0 1 .0 0 0 1 1 100111 00 1 0 1 1 0 1 0 1 011?????????? 線性分組碼的碼字 c 滿足： c HT=0 或 H cT=0T DVBS 回顧： 線性分組碼 — FEC 26 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? 系統(tǒng)碼 信息組以不變的形式在碼組的任意 k 位 （ 通常在左邊： 1, 2, … .., k） 中出現(xiàn)的碼 ， 稱(chēng)為系統(tǒng)碼 ， 否則為非系統(tǒng)碼 。 系統(tǒng)碼既可以是分組碼 ， 也可以是后面要講的卷積碼 。 ? 系統(tǒng)碼碼字的前 k 位是原來(lái)的信息組 ， 因此 ， 生成矩陣 G 的左邊 k 列必是單位方陣 Ik， 則 G = [IkP] 其中 ， P 是 k (nk) 階矩陣 ? H 矩陣為 H = [PTInk] 其中 ， ―‖ 表示 PT 陣中的每一個(gè)元素是 P 矩陣中對(duì)應(yīng)元素的加法逆元， 在二進(jìn)制時(shí) ， 仍是該元素自己 。 ? G 和 H 滿足： G HT= [IkP] [PTInk]T = 0 k 位信息位 nk 位校驗(yàn)位 系統(tǒng)碼的一種形式 DVBS 回顧： 系統(tǒng)碼 — FEC 27 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： 縮短碼（截短碼） — FEC ? 在 [n,k] 碼的碼字集合中 ， 挑選前 i 個(gè)信息位數(shù)字均為 0 的所有碼字 ， 組成一個(gè)新的子集 ， 則分組碼 [ni, ki] 為 [n, k} 碼的縮短碼或截短碼 。 ?由于該子集的前 i 為均取 0， 故傳輸時(shí)可以不傳送它們 ，僅傳后面的 ki 位即可 。 ?該子集是 ni 維線性空間中一個(gè) ki 維子群 ， 構(gòu)成一個(gè) [n,ki] 分組縮短碼 。 該縮短碼的最小距離至少與原碼相同 。 ?縮短碼的 G 矩陣只是在原 [n, k] 碼的 G 陣中去掉左邊 i 列和上面 i 行即可 。 ?縮短碼或截短碼的 H 矩陣 ， 只要在原碼 H 矩陣中去掉若干列即可得到 。 ?縮短碼的碼率 R 比原碼要小 。 28 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT DVBS 回顧： FEC 外碼 (RS 碼 ) — FEC ? 1960 年 MIT Lincoln Lab 的 Reed 和 Solomon 在發(fā)表了論文“Polynomial Codes over Certain Finite Fields” 。 ? RS 碼是效率很高的分組碼 ， RS 碼是一類(lèi)非二進(jìn)制 BCH 碼 , 每個(gè)符號(hào)由 m 比特組成 。 既適用于糾隨機(jī)誤碼 ， 也特別適用于糾突發(fā)誤碼 。 ? 去掉 RS 碼的某些信息碼元后 , 分組長(zhǎng)度縮短 , 只要監(jiān)督碼元數(shù)不變 , 碼的最小距離就不會(huì)減少 , 即 任何一種縮短的 RS 碼仍是一個(gè)最大碼 。 ? 在 （ n， k） RS 碼中 ， 輸入信息被分成 km 比特一組 ， 每組包括 k 個(gè)符號(hào) ， 每個(gè)符號(hào)由 m 比特組成 。 ?糾正 t 個(gè)符號(hào)錯(cuò)誤的 RS 碼參數(shù)如下： ?碼長(zhǎng) n = 2m1 符號(hào) ， 或 m(2m1) 比特 ?信息段 k 符號(hào) ， 或 km 比特 ?監(jiān)督段 nk=2t 符號(hào) ， 或 m(nk) 比特 ?最小碼距 d=2t+1 符號(hào) ， 或 m(2t+1) 比特 29 北京郵電大學(xué)電信工程學(xué)院多媒體通信中心門(mén)愛(ài)東教授 Men Aidong, Multimedia Telemunication Centre, BUPT ? DVBS 采用了 RS（ 204,188） ? RS（ 204,188）是由 RS（ 255,239）截短得到。 ? RS（ 204,188） 監(jiān)督段長(zhǎng) 16 字節(jié) ， 可以糾正一個(gè) RS 包中 8 個(gè)字節(jié)的錯(cuò)誤 。 ? RS(204,188) 編碼器的碼字生成多項(xiàng)式： 0 1 15 H e x( ) ( ) ( ) ( ) = 02g D D D D? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?輸入 ...... 輸出 0g 1g 2g 15g RS（ 204,188）編碼器結(jié)構(gòu) ?域生成多項(xiàng)式 : p(x) = x8 + x4 + x3 + x2 + 1 DVBS 回顧： FEC 外碼 (RS